Chinesisches Team entwickelt doppelschichtige transparente leitfähige Folie – elektrostatische Staubentfernung bei Photovoltaikmodulen erreicht 96,36 %

de.wedoany.com-Bericht: Ein chinesisches Forschungsteam hat eine doppelschichtige transparente leitfähige Folie für die berührungslose elektrostatische Staubentfernung bei Solarmodulen entwickelt. Das Material besteht aus einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (single-walled carbon nanotubes, SWCNTs) und Magnesiumfluorid (MgF2). Im Test erreichte die mit MgF2 beschichtete Probe eine elektrostatische Staubentfernungsrate von 96,36 %, während die unbeschichtete SWCNT-Referenzfolie etwa 84,08 % erreichte; die höchste Transmission betrug 91,4 %, die niedrigste Trübung 0,12 %, und die normalisierte Effizienz nach der Reinigung lag bei 91,97 %.

SWCNTs sind sowohl leitfähig als auch transparent, doch ihre Oberfläche ist relativ rau und neigt dazu, Staub anzuziehen; die MgF2-Schicht dient dazu, die Oberfläche zu glätten und die Staubentfernung zu unterstützen. Die Studie untersuchte den Einfluss der MgF2-Dicke auf die optischen, elektrischen, Oberflächen- und elektrostatischen Staubentfernungseigenschaften der Folie.

Die Herstellung erfolgte auf Glassubstraten mit 50 mm × 50 mm × 0,7 mm: Zunächst wurden SWCNTs mit Dispergiermitteln und Filmbildungshilfsmitteln in Wasser dispergiert, mittels Rakelbeschichtung ein leitfähiges Netzwerk gebildet und anschließend getempert und gespült; danach wurde mittels Elektronenstrahlverdampfung MgF2 mit 40 nm, 80 nm, 120 nm und 160 nm abgeschieden. Eine unbeschichtete SWCNT-Folie diente als Referenz.

Nach der Charakterisierung wurde das beschichtete Glas über einer Photovoltaikzelle platziert und mit natürlichem Sand aus den Wüsten Kubuqi, Tengger und Taklamakan getestet. Eine externe Gleichstromquelle und eine Metallplatte in 1 cm Abstand zur geerdeten Beschichtung erzeugten ein elektrisches Feld; gemessen wurden der Sandentfernungsanteil und die Leistungsabgabe der Zelle nach der Reinigung.

Die Ergebnisse zeigen, dass MgF2-Schichten von 80 nm bis 120 nm ein ausgewogenes Verhältnis zwischen optischen, Oberflächen- und elektrostatischen Reinigungseigenschaften bieten. Eine moderate Abscheidung erhielt ein kontinuierliches SWCNT-Netzwerk aufrecht; die Rauheit (quadratischer Mittelwert) sank von 5,316 nm auf 3,747 nm; der Wasserkontaktwinkel erreichte 111°, die gesamte Oberflächenenergie sank auf 19,68 mN/m, und die Selbstreinigungsrate stieg von 65,01 % auf 78,68 %, was darauf hindeutet, dass MgF2 die Staubanhaftung verringern und die Staubentfernung durch Wasserspülung fördern kann.

Die MgF2-Abscheidung verbessert die optischen Eigenschaften, doch je dicker die Schicht, desto größer der Leitfähigkeitsverlust. Die Forscher sind der Ansicht, dass eine 80 nm dicke Beschichtung den besten Kompromiss zwischen optoelektronischen und Staubentfernungseigenschaften bietet; wenn Transmission und Wiederherstellung der Photovoltaik-Leistungsabgabe priorisiert werden, ist eine 120 nm dicke Beschichtung vorzuziehen.

Die Arbeit „Thickness-engineered SWCNT/MgF2 bilayer transparent conductive films for coupled antireflection and electrostatic dust removal on photovoltaic panels" wurde in „Materials & Design" veröffentlicht. Beteiligte Institutionen sind die North China Electric Power University, das State Grid Sichuan Electric Power Research Institute, Yingli Energy Development und die Hebei University.